Как ледяные шапки попали на вершины Плутона

Белые горные вершины возвышаются над темной плоскостью карликовой планеты. И вот теперь выяснилось: знакомая по спутниковым снимкам картина создается в результате очень экзотичных процессов.

Белые шапки гор на фоне темной поверхности Плутона. © NASA/JHUAPL/SwRI

Светлые ледяные шапки покрывают горные вершины и края кратеров в темной области Ктулху Макула, расположенной неподалеку от экватора Плутона. Но сходство с заснеженными земными вершинами обманчиво - процесс, вызывающий это явление, радикально отличается от процессов на нашей планете. По крайней мере, к такому выводу пришла команда под руководством Танги Бертрана из Исследовательского центра Эймса NASA. Как пишет рабочая группа в научном журнале Nature Communications, основу этих шапок составляет метановый лед. Но вот что здесь необычно, так это процесс, который заставляет газ замерзать на высоких пиках - об этом свидетельствуют результаты проведенного компьютерного моделирования. В то время как на нашей планете вода конденсируется над горными вершинами, потому что влажный воздух поднимается по склону и охлаждается при этом, на Плутоне метан накапливается в верхних слоях атмосферы и осаждается на вершинах оттуда.

Из данных спектрометра высокого разрешения LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) космического зонда New Horizons уже было известно, что светлые шапки на горных вершинах состоят преимущественно из метана. Согласно этим данным, замерзший газ находится в самых высоких точках, а на склонах гор и в низинах некоторые участки покрыты замерзшим азотом. Но теперь группа Бертрана с помощью глобальной климатической модели Плутона рассчитала, как туда попадает метан. Земной процесс, известный как адиабатическое охлаждение, при котором снег и лед собираются на пиках, как механизм этого процесса полностью исключен. Атмосфера Плутона с высотой становится теплее, а не холоднее, поэтому поднимающийся газ не может конденсироваться при охлаждении.

Причиной тому является наличие в атмосфере метана, который поглощает слабый солнечный свет. Согласно моделированию, атмосфера Плутона содержит до 0,7% метана. Однако газовая оболочка Плутона слишком тонка, чтобы нагревать поверхность. Вот почему вершины скал намного холоднее, и там может выпадать газ. Слой, толщина которого зачастую составляет меньше миллиметра, эффективно отражает солнечный свет, так что горные вершины продолжают остывать. В результате здесь с гор спускаются катабатические (т.е. направленные вниз) ветры и уносят еще больше газа из верхних слоев атмосферы, который здесь и откладывается. И именно из-за этой атмосферной обратной связи горные вершины региона Ктулху постоянно остаются покрытыми метановым льдом.